Rust编程：过程宏与单线程Web服务器搭建

### Rust 编程：过程宏与单线程 Web 服务器搭建 #### 1. Rust 过程宏的应用 在 Rust 中，过程宏为代码生成提供了强大的工具。下面我们将通过具体示例，展示不同类型过程宏的使用。 ##### 1.1 实践自定义派生宏 首先，我们创建一个新的二进制项目 `pancakes`： ```bash cargo new pancakes ``` 接着，在 `pancakes` 项目的 `Cargo.toml` 文件中添加 `hello_macro` 和 `hello_macro_derive` 作为依赖。若不打算将其发布到 `https://crates.io`，可以指定路径依赖： ```toml [dependencies] hello_macro = { path = "../hello_macro" } hello_macro_derive = { path = "../hello_macro/hello_macro_derive" } ``` 将以下代码放入 `src/main.rs` 文件： ```rust // 此处为 Listing 19 - 30 的代码 ``` 运行 `cargo run`，预期输出 `Hello, Macro! My name is Pancakes!`。这里，`#[derive(HelloMacro)]` 自动添加了 `HelloMacro` 特性的实现，无需 `pancakes` 项目手动实现。 ##### 1.2 其他类型的过程宏 除了自定义派生宏，Rust 还提供了属性类宏和函数类宏。 - **属性类宏**：类似于自定义派生宏，但可以创建新的属性，且更灵活，不仅适用于结构体和枚举，还能应用于函数等其他项。例如，在 Web 应用框架中，可能会有一个 `#[route]` 属性来注解函数： ```rust #[route(GET, "/")] fn index() { // 函数体 } ``` `#[route]` 属性由框架定义为过程宏，其定义函数的签名如下： ```rust #[proc_macro_attribute] pub fn route( attr: TokenStream, item: TokenStream ) -> TokenStream { // 代码实现 } ``` 其中，`attr` 参数包含属性的内容（如 `GET, "/"`），`item` 参数是属性所附着项的主体（如 `fn index() {}` 及其函数体）。 - **函数类宏**：定义看起来像函数调用的宏，比普通函数更灵活，可接受未知数量的参数。与 `macro_rules!` 宏不同，函数类宏使用 Rust 代码处理 `TokenStream`。例如 `sql!` 宏： ```rust let sql = sql!(SELECT * FROM posts WHERE id=1); ``` `sql!` 宏的定义如下： ```rust #[proc_macro] pub fn sql(input: TokenStream) -> TokenStream { // 代码实现 } ``` #### 2. 构建单线程 Web 服务器 接下来，我们将构建一个单线程 Web 服务器，具体步骤如下： 1. 了解 TCP 和 HTTP 协议。 2. 监听 TCP 连接。 3. 解析少量 HTTP 请求。 4. 创建合适的 HTTP 响应。 5. 使用线程池提高服务器吞吐量。 ##### 2.1 协议概述 Web 服务器主要涉及两个协议：超文本传输协议（HTTP）和传输控制协议（TCP）。两者都是请求 - 响应协议，客户端发起请求，服务器监听请求并提供响应。TCP 是底层协议，描述信息在服务器间传输的细节，但不规定信息内容；HTTP 基于 TCP，定义请求和响应的内容。在大多数情况下，HTTP 通过 TCP 传输数据。 ##### 2.2 监听 TCP 连接 我们使用标准库的 `std::net` 模块来监听 TCP 连接。创建一个新的项目： ```bash cargo new hello cd hello ``` 将以下代码放入 `src/main.rs` 文件： ```rust use std::net::TcpListener; fn main() { let listener = TcpListener::bind("127.0.0.1:7878").unwrap(); for stream in listener.incoming() { let stream = stream.unwrap(); println!("Connection established!"); } } ``` 上述代码监听本地地址 `127.0.0.1:7878` 的 TCP 连接。选择端口 `7878` 是因为 HTTP 通常不使用该端口，且在电话键盘上对应 `rust`。`TcpListener::bind` 函数用于绑定端口，返回 `Result<T, E>` 类型，若绑定失败，使用 `unwrap` 终止程序。`incoming` 方法返回一个迭代器，提供